特殊运方下备自投动作行为分析及改进

宦扶天

(江苏省电力公司镇江供电公司，江苏 镇江 212001)

1 引言

备自投是备用电源自动投入装置和备用设备自动投入装置的简称。备自投装置由于接线简单，经济和成功率较高等因素，在电力系统广泛被使用。对于110kV终端变电站而言，一般采用内桥接线，进线电源为两路，且不再设线路保护，往往采用进线备自投配置方式。本文分析了3例110kV内桥接线变电站备自投装置受运行方式影响未正确动作发挥作用的案例，提出了积极的防范与改进措施。

2 高压侧母线接入分布式电源方式

2.1 运行方式介绍

如图1所示，110kV变电站配有南瑞继保RCS－9651C备自投装置。此时，进线L1正常运行，进线L2热备用，分布式发电机组 DG通过 QF7开关接入110kVⅡ段母线上网。此时110kVⅠ母、Ⅱ母均有电压，且QF1和QF3在合位、QF2在分位，满足备自投的充电条件，备自投装置经过延时完成充电过程。

图1 高压侧母线接入分布式电源方式接线

2.2 备自投动作行为分析

未接入分布式电源时，当进线L1由于线路故障失电后，110kVⅠ母、Ⅱ母失压，备自投装置应迅速启动，断开QF1，合上QF2，恢复对用户的供电。但110kVⅡ段母线接入分布式电源(DG)后，备自投的动作逻辑将受到影响，进线L1失电后，DG、Ⅱ母、Ⅰ母将与主网脱离，孤岛运行。110kVⅠ母和Ⅱ母仍有电压，不满足备自投动作条件，备自投装置不动作。但是由于DG机组的容量较小，不足以满足全站负荷功率。失去进线L1的电源后，DG机组将失去稳定性，DG机组电压开始下降，当电压降低到一定程度，备自投的检无压条件满足后，且若此时对侧电厂未可靠切机，备自投将延时动作，断开QF1，合上QF2。进线L2的电源和DG之间将产生非同期合闸问题，对变电站设备和DG机组产生冲击和破坏。

2.3 解决方案

为了避免分布式电源接入对备自投造成的不良影响，要保证主供电源故障时快速将DG机组切除，还要可靠避免备用电源投入时与DG机组之间产生的非同期合闸问题。以南瑞继保的RCS－9651C备自投装置的运行方式1为例来说明解决方案的实施过程。为了实现进线故障时联跳DG机组，可利用RCS－9651C型进线备自投装置逻辑跳进线出口备用接点接至QF7保护手动跳闸回路，实现备自投装置动作后联跳QF7。具体方案如图2所示，+KM和－KM分别为QF9操作电源的正、负母线，TJ－2为备自投装置跳进线开关QF1的备用接点，LP为跳闸出口压板。

图2 进线故障连跳分布式电源方案图

为了可靠避免备用电源投入时与DG机组之间产生的非同期合闸问题，必须要保证在QF2合闸之前QF7确实已经断开。对RCS－9651C的动作逻辑进行适当改进即可解决问题，改进后的备自投逻辑如图3所示，QF7－TWJ为增加的输入信号。在备自投出口合闸“与”门处引入QF7的TWJ信号作为输入判据条件，只有当QF7－TWJ为1即QF7确实处于跳位时，备自投装置经过延时Tb才对QF2发合闸信号。

图3 改进后的备自投逻辑图

3 单台主变运行方式

3.1 运行方式介绍

如图4所示，110kV内桥接线变电站。进线L1接110kVⅠ段母线运行，进线L2接110kVⅡ段母线热备用，110kV母联QF3开关运行;1号主变运行，2号主变主变因检修退出，桥通道保留。此时备自投方式不变，同时退出检修中的2号主变保护跳QF1开关及110kV母联QF3开关功能。

图4 单台主变运行方式接线

3.2 备自投动作行为分析

在此特殊运行方式下，110kVⅡ段母线范围内发生永久性故障时，由于110kVⅡ段母线设备不在1号主变差动及高后备保护范围内，故1号主变差动及高后备保护均不启动，进线L1线路对侧线路保护动作跳闸，进线L1线路及本所110kVⅠ、Ⅱ段母线失压。因为满足110kVⅠ、Ⅱ母线失压、进线L2线路有压，进线L1线路无流的备自投装置动作条件，经延时跳进线QF1开关，确认跳开后，再延时合进线QF2开关，向本所110VⅡ段母线供电，由于故障点仍然存在，则进线L2线路对侧保护动作开关再次跳闸，并进行一次重合闸后再次跳开，全所110kV系统依然全部失压。此时，不仅无法恢复110kV系统的送电，而且，由于多次对故障点进行送电，可能引起设备的受损程度加重，扩大事故。

3.3 解决方案

如遇单台主变运行的特殊方式时桥通道宜采用以下方式:进线QF1开关运行供110kVⅠ段母线，进线QF2开关运行送110kVⅡ段母线，110kV母联QF3开关热备用做为备用电源开关，备自投仅采用判断110kVⅠ段母线失压的桥备投方式(如图5)。

此时若110kVⅡ段母线故障，进线L2对侧保护动作开关跳闸，一次重合闸后再次跳开。同时，由于备自投方式为判断110kVⅠ段母线失压自投方式，条件不满足，所以备自投装置不会动作，110kV系统供电情况基本不受影响。

图5 改进后的运行方式

4 两路进线同源运行方式

4.1 运行方式介绍

在电网接线规划和设计时，110kV内桥接线变电站两路电源一般考虑取自不同220kV变电站或同一个220kV变电站分列运行的110kV母线，以增加供电可靠性。然而，在某些特殊运方下，当分列运行的110kV母线并列或其中一条母线停役时，110kV变电站的两路电源就会出现同源的运行方式(如图6)。

图6 两路进线同源运行方式接线

4.2 备自投动作行为分析

当作为互为备自投两路电源取自不同的电源点时，单相故障状态下，由于零序互感的的影响，会造成备用线路线路侧电压互感器电压增高，由于备自投方案整定中一般按高于门槛值认为备用线路有压考虑，此种状况下对备自投装置没有影响;当备自投的两路电源取自同一变电站同一110kV母线时，这样故障状态时由于备用线路会产生瞬时低电压，如若此时电压低于整定值可能会造成备自投装置不启动。

4.3 解决方案

(1)110kV内桥变电站的主备电源应量引自不同变电站或分列运行的母线。

(2)将备自投装置失压判定时间由0.4s合理的延长，以躲过瞬时电压降低的时间。

(3)合理进行电网布局，周密安排运行方式。110kV内桥变电站进线与110kV联络线进行T形接线，10kV布局手拉手的联络线，可在必要时提供负荷支援，显著提高供电可靠性，减少经济损失。

5 结语

随着电力系统的不断增大和复杂，对电网自动化水平和其坚强程度的要求也日益提高，使得原来不太明显的问题逐步显现出来。本文详尽剖析了几起特殊运方下备自投不正确动作原因，并给出了切实可行的改进措施，显著提高了备自投装置的可靠性与安全性，对今后的运行方式安排与备自投装置的使用有一定的指导意义。

［1］国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答［M］.北京:中国电力出版社，1999.

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